北京大学肖荫果教授团队利用 N3 PhiniX 开展原位 XRD 研究，揭示钠电正极超低应变机制，晶胞体积变化仅 0.66%。
近日，北京大学深圳研究生院肖荫果教授团队在国际材料科学领域知名期刊 Advanced Functional Materials(AFM)发表最新研究成果，提出通过协同空位工程与电子结构重构，实现 P2 型钠离子电池正极材料的高可逆性氧氧化还原与超低应变结构演化。
继此前 O3 型钠电正极研究成果之后，埃度纳米 N3 PHINIX 高功率台式 X 射线衍射仪再次为肖荫果教授团队的高水平科研成果提供重要实验数据支持。
此次研究中，N3 PHINIX 不仅用于常规粉末 XRD 测试及晶体结构精修，还结合原位电化学装置开展原位 XRD 实验，动态追踪材料在充放电过程中的晶体结构变化。
01|聚焦钠电正极难题，揭示结构稳定新机制
P2 型层状氧化物是极具潜力的钠离子电池正极材料，但在高电压充放电过程中，往往面临晶格应变累积、结构退化和氧氧化还原不可逆等问题。
针对这一挑战，肖荫果教授团队设计了新型 P2 型层状氧化物正极材料：
Na₀.₆₇Li₀.₁₅Co₀.₁₅Mn₀.₆Ti₀.₁O₂(NLCMT)
研究发现，Li 离子迁移诱导的局部空位能够促进稳定的“钠柱”结构形成，抑制层状结构滑移；同时，通过调控 Co 3d–O 2p 轨道杂化和配体向金属电荷转移(LMCT)，有效改善氧氧化还原反应的可逆性。
这一发现为高容量、高稳定性钠离子电池正极材料设计提供了新思路。
图1|P2 型 NLCMT 层状晶体结构示意图。
02|N3 PHINIX 原位 XRD，精准揭示超低应变结构演化
在本项研究中，北京大学团队利用埃度纳米 N3 PHINIX 衍射仪采集高质量粉末 XRD 数据，通过 Rietveld 精修确认材料的 P2 型晶体结构。
进一步结合原位电化学装置，研究团队利用 N3 PHINIX 实时跟踪充放电过程中的衍射峰变化，获得了材料晶格演化的直接实验依据。
原位 XRD 结果揭示了三项关键特征：
· 物相高度稳定： 充放电过程中保持 P2 型层状结构，未观察到明显相变。
· 晶格变化高度可逆： (002) 和 (100) 衍射峰呈现规律性、可逆的位移，反映层间距与面内晶格的动态响应。
· 超低晶格应变： a 轴和 c 轴变化幅度分别仅为 0.68% 和 0.67%，晶胞体积变化仅为 0.66%，显著低于对照材料的 1.71%。
图2|埃度纳米 N3 PHINIX 原位 XRD 实验图谱及晶格参数演化。NLCMT 材料在充放电过程中的晶胞体积变化仅为 0.66%。
N3 PHINIX 提供的原位 XRD 数据，直接验证了材料的物相稳定性和超低应变特征，为揭示其结构稳定机制提供了关键实验证据。
03|高性能钠电正极，展现优异储能潜力
得益于结构稳定性与电子结构的协同调控，NLCMT 正极材料展现出优异的电化学性能。
研究表明，该材料在 0.1 C 条件下的首圈库仑效率达到 94.5%；经过 100 次循环后，容量保持率达到 89.2%。
此外，基于 NLCMT 正极构建的钠离子全电池在 0.1 C 下实现 152.1 mAh/g 的初始放电比容量，论文报告的半电池正极材料比能量达到 575 Wh/kg。
这些结果体现了协同结构调控策略在高能量密度钠离子电池正极材料中的应用潜力。
04|连续助力 AFM 高水平成果，彰显国产 XRD 科研实力
从此前 O3 型钠电正极材料的晶体结构精修，到此次 P2 型材料的原位结构演化研究，北京大学肖荫果教授团队连续两篇发表于 Advanced Functional Materials 的研究成果，均明确采用了埃度纳米 N3 PHINIX 衍射仪开展实验表征。
这一系列科研应用，展示了 N3 PHINIX 从常规物相分析、晶体结构精修到原位动态衍射研究的多功能应用能力，也进一步体现了国产高性能 XRD 在前沿能源材料研究中的实际价值。
埃度纳米始终坚持以真实科研需求定义产品，持续提升国产高端科学仪器的性能、可靠性与应用能力，为先进材料、新能源及半导体等领域的科学研究提供高质量实验数据支持。
从精准解析晶体结构，到实时追踪材料演化——埃度纳米 N3 PHINIX，让高质量衍射数据成为前沿科学发现的坚实支撑。
论文信息
论文题目： Synergistic Vacancy Engineering and Electronic Reconstruction Enables Reversible Oxygen Redox in P2-Type Sodium Cathodes With Ultralow Strain
期刊： Advanced Functional Materials(2026)
通讯作者： 肖荫果教授，北京大学深圳研究生院
DOI： 10.1002/adfm.77747
实验仪器： 埃度纳米 N3 PHINIX X 射线衍射仪
图片来源：原论文 Figure 1d、Figure 3a–b。
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更新时间：2026-10-16
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